图像引导放射治疗(image-guidedradiotherapy,简称IGRT)是在调强放射治疗(intensitymodulatedradiotherapy,简称IMRT)基础上发展起来的，是先进的精确放射治疗技术。IMRT采用逆向优化的方法，从多个方向，以不均匀强度照射，以保证肿瘤靶区获得预期的足够的照射剂量，而使正常组织的照射剂量尽可能的少。

如果在治疗过程中由于呼吸运动或者患者的移动，照射靶区发生非预期的移动，会导致照射“脱靶”的情况发生，而正常组织接受到大的剂量，最终导致并发症的增加。

IGRT的出现就是为了解决治疗过程中精确定位的问题，它的技术考虑了人体的呼吸和器官运动可引起肿瘤(靶区)及重要器官的移动和摆位导致的误差影响。因此能达到更精确的治疗。

目前的IMRT技术都比较成熟，无论是一步调强还是分步调强都已经大量应用到临床。一步调强是直接优化各个方向子野的叶片位置和强度，也叫直接孔径优化或者直接机器参数优化；分步调强是传统的调强，先得到各个方向的强度矩阵，然后划分子野实现静态调强（stepandshoot），或者是计算叶片运动轨迹实现动态调强(slipingwindow)。

在目前的临床应用来看一步调强技术精度和分次调强相差不大，但是子野和跳数明显少，治疗时间也短，在静态调强方面有优势，实现起来也简单。

一步调强的有prowess系统的DAO，ADAC的DMPO，Elekta的Precise。从理论上来说prowess系统采用模拟退火进行直接孔径优化是严格的逆向调强，并且对目标函数的扩展性最强，完全不用考虑目标函数对优化过程的影响。而Elekta的只是适形的扩展，有医生根据肿瘤的形状，剂量特性等勾画子野，然后由系统优化各个子野的强度，这种方式极大的取决于医生的经验。ADAC采用建立强度矩阵与叶片参数的函数关系，利用序列二次规划来实现优化，属于梯度下降优化方法。

分次调强用的比较广，有NOMOS，CMS以及国内的调强系统。

人体的呼吸和器官运动可引起肿瘤(靶区)及重要器官的移动，使其偏离照射视野，导致肿瘤的低剂量或重要器官的高剂量照射。针对这些问题，出现了几种新技术，包括控制等中心移位技术、呼吸门控技术和图像引导的放射治疗，四维放射治疗。

1.控制等中心移位技术

控制等中心移位技术分为在线修正和离线修正两种。西门子公司的Primaton就是采用的在线修正技术，它在加速器治疗室内安装一台CT，利用摆位时CT的数据来修正靶区的移动。离线修正是利用前若干次(一般为5次)摆位时检测到的运动和摆位的系统误差，对肿瘤(靶区)中心的位置进行修行。

2.呼吸门控技术

呼吸门控技术分为被动呼吸门控（ABC）和呼吸引导自控两种。被动呼吸门控技术通过控制患者某一时段的呼吸来进行照射，被动呼吸门控技术要求患者的配合和治疗前做适当呼吸训练，同时要求患者能承受适当长时间的屏气动作。呼吸引导门控技术不要求患者屏气，检测的患者呼吸脉冲，实时地触发和引导治疗机的出束照射，或控制治疗床的运动，跟随肿瘤(靶区)的移动。

3.图像引导的放射治疗

IGRT旨在减少放疗间靶区位移误差和摆位误差，监测和校正放疗时肿瘤和正常组织运动引起的误差，实时监测肿瘤或其标志物。它的发展以图像引导设备的发展为基础，目前临床应用的图像引导设备状况代表了IGRT的现状。

（1）电子射野影像系统

电子射野影像系统(electronicportalimagingdevice，简称EPID)是当射线束照射靶区时，采用电子技术在射线出射方向获取图像的工具。基于非晶硅平板探测器的EPID可用较少的剂量获得较好的成像,具有体积小、分辨率高、灵敏度高、影响范围宽等优点,并且是一种快速的二维剂量测量系统，既可以离线校正验证射野的大小、形状、位置和患者摆位，也可以直接测量射野内剂量。EPID应用能量为兆伏（megavoltage，MV）的X线，骨骼和空气对比度都较低，而且骨的对比度比空气的低，软组织显像不清晰，一些靶区校正需结合内植标志才能进行，这也激发了直线加速器上能量为千伏（kilovoltage,kV）的X线成像设备的发展。

（2）kV级X线摄片和透视

诊断X线的能量范围是30～KV，1cm厚的骨和空气对比度都很高，并且骨的对比度比空气的高。因此，有许多kV级X线摄片和透视设备与治疗设备结合在一起的尝试。有的把kV级X线球管安装治疗室壁上，有的安装在直线加速器的机架臂上。用金豆植入体内作为基准标志，应用治疗室内的X线透视系统实时跟踪标志，是监测治疗时肿瘤和正常组织运动的有效方式。安装在直线加速器机架臂上的单球管X线成像系统只有在机架臂旋转的过程中才能获得这些结构的三维信息。这些设计都是用于定位骨性结构或基准标志。kV级X线摄片较清晰，足以辨认这些结构,但是难以检测放疗过程中软组织的相对形态变化。

赛博刀(Cyber-knife)系统就是使用治疗室内两个交角安装的kV级X线成像系统等中心投照到患者治疗部位，根据探测到的金属标志的位置变化，或者根据拍摄的低剂量骨骼图像与先前储存在计算机内的图像比对，以便决定肿瘤的正确位置，并将数据输送至控制加速器的计算机，具有6个自由度运动功能的机械臂随时调整6MV-X照射束的方向，从非共面的不同角度照射肿瘤，机械臂非常灵活是该系统的突出优点。

（3）kV-CT

诊断用kV级CT经过了多年的发展，扫描速度快，成像清晰，具有较高的空间分辨率和密度分辨率,软组织显像清晰。因此，在治疗室安装kV级CT引导放疗也是一种很好的选择。模拟机、kV级CT和直线加速器都安装在治疗室内，共用一张床，患者通过床沿轨道移动在这三者间转换，进行在线校正，几何精度可达1mm。但该系统不是在治疗位置成像，无法对治疗时的肿瘤运动进行实时监测管理。而传统KV级CT的环形探测器排列和相对小的孔径决定了其不可能直接安装在加速器上，系统占用空间很大。

（4）锥形束CT

近年发展起来的基于大面积非晶硅数字化X射线探测板的锥形束CT（conebeamCT,简称CBCT）具有体积小，重量轻，开放式架构的特点，可以直接整合到直线加速器上。机架旋转一周就能获取和重建一个体积范围内的CT图像。这个体积内的CT影像重建后的三维病人模型可以与治疗计划的病人模型匹配比较并得到治疗床需要调节的参数。根据采用的放射线能量的不同分为两种：采用KV级X射线的kV-CBCT和采用MV级X射线的MV-CBCT。

（a）kV-CBCT

平板探测器的读数装置和探测器结合在一起,本身就具有提高空间分辨率的优势，因此kV-CBCT可以达到比传统的CT更高的空间分辨率,密度分辨率也足以分辨软组织结构，可以通过肿瘤本身成像引导放疗。而且该系统的射线利用效率高,患者接受的射线剂量少,使它可以作为一种实时监测手段。因此，CBCT具有在治疗位置进行X线透视、摄片和容积成像的多重功能，对在线复位很有价值，成为目前IGRT开发和应用的热点。但其密度分辨率尤其是低对比度密度分辨率和先进的CT比还有差距；同时平板探测器CT系统中散射的影响较大。用于临床的有Elekta，Varian公司。

（b）MV-CBCT

MV-CBCT的X线源和治疗束同源是其优点。而且MVX线具有旁向散射少的特点，适用于评估精确电子密度，故可以同时作为剂量学监测设备。但与KV-CBCT相比，它在图像分辨率、信噪比和成像剂量上处于明显劣势。用于临床的有Siemens公司。

4.四维放射治疗

无论采用哪种CT技术，如果在CT扫描和加速器照射时加进了时间变量因素，就称为四维放射治疗（fourdimensionalradiotherapy，4DRT），相应的加进了时间变量因素的CT扫描，称之为四维CT（fourdimensional

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